二維數組

作為 Codegym 大學課程一部分的導師授課片段。報名參加完整課程。

“你好，阿米戈！”

“你好，瑞希！”

“你已經對數組了解一兩件事，我希望你甚至設法解決了一些任務。但你並不是什麼都知道。例如，這是關於數組的另一個有趣的事實。數組不僅是一維的（線性的） ). 它們也可以是二維的。

“嗯……什麼意思？”

“這意味著數組的單元格不僅可以代表一列（或行），還可以代表一個矩形表格。

int[][]name = new int[width][height];

"其中name是數組變量的名稱，width是表格寬度（以單元格為單位），height是表格高度。看一個例子：

int[][] data = new int[2][5];
data[1][1] = 5;

“這就是它在內存中的樣子：

“順便說一句，對於二維數組，你也可以使用快速初始化：

// Lengths of months of the year in each quarter
int[][] months = { {31, 28, 31}, {30, 31, 30}, {31, 31, 30}, {31, 30, 31} };

“嗯……現在這很有趣。如果我們想像在第一個內括號中代表一個元素，下一個是第二個……那麼二維數組就像數組的數組？”

“你真是個聰明的學生！沒錯。第一個元素是一維數組{31, 28, 31}，第二個是{30, 31, 30}，依此類推。但我們稍後會在本課中回過頭來討論這個問題。在那之前，試著想一想作為具有行和列的表格的二維數組，在每個交叉點形成單元格。

“我心裡有數了。順便問一下，這些二維陣列是乾什麼用的？”

“程序員經常需要二維數組。如果仔細觀察，幾乎所有棋盤遊戲都是使用現成的二維數組實現的：國際象棋、西洋跳棋、井字棋、海戰等：”

“我明白了！象棋或者海戰的比賽場地，完全適合二維陣法！”

“是的，但你需要使用數字作為單元格坐標。不是‘pawn e2-e4’，而是‘pawn (5,2) -> (5,4)’。作為程序員，這對你來說會更容易。 “

排列數組中的元素：(x, y) 或 (y, x)

“創建二維數組會引發一個有趣的難題。當我們使用創建數組時，我們有一個‘兩行5列new int [2][5];’的表格還是‘兩列 5 行’？”

“換句話說，目前還不完全清楚我們是先指定寬度然後再指定高度……還是相反，先指定高度再指定寬度？”

“是的，這就是困境。而且沒有確定的答案。”

“該怎麼辦？”

“首先，重要的是要了解我們的二維數組實際上是如何存儲在內存中的。自然地，計算機內存中實際上並沒有任何表格：內存中的每個位置都有一個連續的數字地址：0、1、2， ...對我們來說，這是一個 2 × 5 的表格，但在內存中它只是 10 個單元格，僅此而已。沒有劃分行和列。”

“我明白了。那麼我們如何確定哪個尺寸在前——寬度還是高度？”

“讓我們考慮第一個選項。首先是寬度，然後是高度。”贊成這種方法的論據是這樣的：每個人在學校學習數學，他們都知道坐標對寫成'x'（即水平軸）然後是“y”（垂直維度）。這不僅僅是一個學校標準——它是一個普遍接受的數學標準。正如他們所說，你不能與數學爭論。”

「是嗎？好吧，既然打不過，那就先寬後高吧？」

“有一個支持‘先高後寬’的有趣論點。這個論點來自於二維數組的快速初始化。畢竟，如果我們想初始化我們的數組，那麼我們會這樣寫代碼：”

// Matrix of important data
int[][] matrix = { {1, 2, 3, 4, 5}, {1, 2, 3, 4, 5} };

“那對我們有什麼用呢？”

“你有沒有註意到什麼？如果我們有這個怎麼辦？

// Matrix of important data
int[][] matrix = {
  {1, 2, 3, 4, 5},
  {1, 2, 3, 4, 5}
};

“如果我們在代碼中逐行寫入我們的數據，那麼我們會得到一個包含 2 行和 5 列的表格。”

“現在我明白了。2是高度，5是寬度……那麼我們應該使用哪個選項呢？”

“由你來決定哪個更方便。最重要的是所有從事同一個項目的程序員都堅持同一種方法。”

“如果你在一個項目中工作，它的代碼有很多初始化的二維數組，那麼很可能那裡的一切都基於快速數據初始化，即你將擁有標準的‘高度 x 寬度’。

“如果你發現自己在一個涉及大量數學和坐標的項目中（例如，遊戲引擎），那麼代碼很可能會採用“寬 x 高”的方法。

二維數組是怎麼排列的

“現在，你還記得你在課程開始時注意到的二維數組的特殊性嗎？”

“對！就是二維陣法，其實就是陣法的陣法！”

“完全正確。”換句話說，如果在普通數組的情況下，數組變量存儲對存儲數組元素的容器的引用，那麼在二維數組的情況下，情況有點爆炸：二維-array 變量存儲對容器的引用，該容器存儲對一維數組的引用。最好只看一次，而不是嘗試解釋一百遍：”

“在左邊，我們有一個二維數組變量，它存儲了對二維數組對象的引用。在中間有一個二維數組對象，其單元格存儲一維數組，這是二維數組的行。在右邊，你可以看到四個一維數組——我們的二維數組的行。這就是二維數組的實際工作方式。”

“太棒了！但它給了我們什麼？”

“由於‘容器的容器’存儲對‘行數組’的引用，我們可以非常快速、輕鬆地交換行。要獲得‘容器的容器’，您只需指定一個索引而不是兩個。示例：

int[][] data = new int[2][5];
int[] row1 = data[0];
int[] row2 = data[1];

“看下面的代碼。我們可以用它來交換行：”

// Matrix of important data
int[][] matrix = {
  {1, 2, 3, 4, 5},
  {5, 4, 3, 2, 1}
};

int[] tmp = matrix[0];
matrix[0] = matrix[1];
matrix[1] = tmp;

{
  {5, 4, 3, 2, 1},
  {1, 2, 3, 4, 5}
};

“明白了。就像交換任意兩個普通物品一樣。”

“確實如此。好吧，如果你引用二維數組的一個單元格，但你只在數組名稱後指定一個索引，那麼你指的是一個容器的容器，其單元格存儲對普通一-維數組。”

“一切似乎都合乎邏輯且清晰。感謝您的演講，Rishi！”

“不客氣。明智地付諸實踐。”